CN114609951A - 一种点源参照目标自动化标校控制装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种点源参照目标自动化标校控制装置，涉及光学遥感卫星在轨辐射定标场地点源参照目标技术领域。该点源参照目标自动化标校控制装置，包括太阳敏感器，所述太阳敏感器用于采集太阳运动轨迹的连续跟踪成像数据，所述太阳敏感器电性连接有微处理器，所述微处理器用于接收数据、处理数据和发出控制命令，所述微处理器电性连接有驱动器，所述驱动器上电性连接有电机，所述电机的输出端设有反射镜组件，所述电机上电性连接有编码器，所述编码器用于实时检测反射镜组件的高度角与方位角，所述编码器电性连接在微处理器上，所述微处理器上设有供电单元，解决了高精度自动化标校、大规模点源标校时间长、标校效率低的问题。
Description
技术领域
本发明涉及光学遥感卫星在轨辐射定标场地点源参照目标技术领域，具体为一种点源参照目标自动化标校控制装置。
背景技术
随着经济和科技的发展，我国遥感技术也正发生着日新月异的变化，卫星遥感已潜移默化应用于国民经济、社会生活和国家安全的各个方面，但其应用效能很大程度上取决于遥感数据定量化水平，然而卫星遥感定量化则是以卫星遥感器调制传递函数在轨性能检测和辐射定标为基础。业务化遥感卫星辐射定标主要以场地替代定标为主，场地替代定标作为卫星定标三类手段之一，由于不受空间环境和卫星状态的影响，具有对在轨卫星整个生命周期进行高精度检测与定标的技术优势，其主要以大面积均匀场、人工靶标或点源作为参照目标，然而基于自然环境的大面积均匀场由于场地反射率单一，属单点定标，已不能满足快速发展的高分辨率卫星在轨定标应用要求，逐渐被光学特性优异的人工靶标所取代；人工靶标采用不同反射率的靶标作为参照目标，虽弥补大面积均匀场反射率单一的不足，可实现宽动态范围定标，但是受现场测量误差影响较大，且存在铺设费力和表面易老化等问题，难以作为常规化、高频次的长期观测目标；而点源法能够克服场地现场测量误差影响，唯一需要现场测量大气光学厚度，简化了辐射传输过程，具有克服上述不足，提高定标精度的潜在优势，在未来卫星在轨定标中具有重要的应用前景。当前国内外关于点源辐射定标参照目标设备的研究还处于起步阶段，参照目标设备的研制及技术都有待进一步发展。国外主要依靠较大口径凸面镜来保证反射光的可靠接收，弥补指向精度的不足，但是其加工精度难以保证；国内采用较小口径凸面镜克服了较大口径凸面镜缺点，同时又便于改变反射镜数量，但网络化、自动化标校功能还需进一步研究完善。
从调研分析中可知，目前国内外标校方法均采用人为标校的传统标校方法，标校效率低、耗时费力，标校精度不高，难以实现高精度自动化标校，来满足快速发展的高分辨率卫星常规化、高频次在轨定标需求，因此本发明提供了一种点源参照目标自动化标校控制装置用于解决这些问题。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种点源参照目标自动化标校控制装置，解决了高精度自动化标校、大规模点源标校时间长、标校效率低的问题。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种点源参照目标自动化标校控制装置，包括太阳敏感器，所述太阳敏感器用于采集太阳运动轨迹的连续跟踪成像数据，所述太阳敏感器电性连接有微处理器，所述微处理器用于接收数据、处理数据和发出控制命令，所述微处理器电性连接有驱动器，所述驱动器上电性连接有电机，所述电机的输出端设有反射镜组件，所述电机上电性连接有编码器，所述编码器用于实时检测反射镜组件的高度角与方位角，所述编码器电性连接在微处理器上，所述微处理器上设有供电单元。
优选的，所述微处理器电性连接有GPS模块，所述GPS模块用于给微处理器提供准确的地理经纬度、海拔和当地时间。
优选的，所述微处理器电性连接有检测模块，所述检测模块用于配合编码器检测电机输出端实际旋转角度并将信息反馈给微处理器。
优选的，所述检测模块电性连接有伺服电机，所述伺服电机与所述微处理器电信连接，所述伺服电机的输出端设有防护罩。
优选的，所述驱动器包括俯仰驱动器和方位驱动器，所述编码器包括俯仰编码器和方位编码器，所述电机包括俯仰电机和方位电机，所述俯仰驱动器和所述方位驱动器分别与所述俯仰电机和所述方位电机电性连接，所述俯仰电机和所述方位电机分别与所述俯仰编码器和所述方位编码器电性连接。
优选的，所述微处理器电性连接有远程网络端。
优选的，所述供电单元采用AC220V电源。
(三)有益效果
发明一种点源参照目标自动化标校控制装置，从而有效的解决了高精度自动化标校、大规模点源标校时间长、标校效率低的问题。
附图说明
图1点源参照目标自动化标校控制装置硬件架构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例
如图1所示，本发明实施例提供一种点源参照目标自动化标校控制装置，包括太阳敏感器，太阳敏感器用于采集太阳运动轨迹的连续跟踪成像数据，太阳敏感器主要功能为通过对太阳运动轨迹的连续跟踪成像，根据获取的太阳图像进行反射镜法向标校，进而实现点光源与卫星光路对准，在规定时刻即光学卫星过顶时刻，将入射至点光源的太阳光反射至光学卫星入瞳，以便光学遥感卫星传感器对点光源系统观测成像；太阳敏感器电性连接有微处理器，微处理器用于接收数据、处理数据和发出控制命令，微处理器电性连接有驱动器，驱动器上电性连接有电机，电机的输出端设有反射镜组件，电机上电性连接有编码器，编码器用于实时检测反射镜组件的高度角与方位角，编码器电性连接在微处理器上，微处理器上设有供电单元。
进一步的，微处理器电性连接有GPS模块，GPS模块用于给微处理器提供准确的地理经纬度、海拔和当地时间。GPS模块主要功能为设备提供精度很高的地理经纬度、海拔和当地时间，控制系统则根据提供的经纬度、海拔、时间参数来通过天文算法程序计算即可确定即时的太阳位置，以保证太阳敏感器的准确定位和跟踪的高准确度和高可靠性。
进一步的，微处理器电性连接有检测模块，检测模块用于配合编码器检测电机输出端实际旋转角度并将信息反馈给微处理器。
进一步的，检测模块电性连接有伺服电机，伺服电机与所述微处理器电信连接，伺服电机的输出端设有防护罩，伺服电机和防护罩的设置，有利于在太阳敏感器不使用时，可以对太阳敏感器起到保护作用，提高了使用寿命。
进一步的，驱动器包括俯仰驱动器和方位驱动器，编码器包括俯仰编码器和方位编码器，电机包括俯仰电机和方位电机，俯仰驱动器和方位驱动器分别与俯仰电机和方位电机电性连接，俯仰电机和方位电机分别与俯仰编码器和方位编码器电性连接。俯仰编码器和方位编码器的作用为实时检测当前反射镜组件的高度角与方位角，并与反射镜组件的目标角度进行比较，从而决定对伺服电机的转动状态进行调整，本校控制装置中，位置控制精度由编码器保证，编码器检测并修正电机转动角度，对14位的绝对编码器而言，每产生16384个脉冲，点光源装置旋转1圈，即其脉冲当量为0.02°满足系统精度控制要求。
进一步的，微处理器电性连接有远程网络端，远程网络端的设置通过规划多台设备网络架构，实现多台设备组网，完成多设备联网自动化标校功能。
进一步的，供电单元采用AC220V电源，标校控制装置供电单元设计采用AC220V交流供电，当有交流供电时电池供电回路仍然在线，不仅能够实现外部交流AC到直流DC的变换，为控制电路提供24V电源，而且还可以在线给电池进行充电。
微处理器主要功能为太阳轨迹解算、调控组件的控制、太阳图像存储与处理、编码器位置反馈、设备状态监视等功能，通过驱动俯仰电机与方位电机进行反射镜组件的姿态调控，以实现点源检测参照目标系统的标校，系统具体标校工作原理为点源检测参照目标安装完成后，根据GPS模块获取架设点的经纬度信息、时间信息及环境参数，微处理器根据获取的信息自动解算出太阳目标位置与当前位置的差值，并将其换算为俯仰电机与方位电机转动所需的脉冲数，再由微处理器模块发送指令通过伺服电机打开防护罩，首先防护罩的打开主要由检测模块的接近开关传感器检测防护罩打开状态，通过光耦反馈是否打开到位信号返给微处理器，直至防护罩打开完成，其次微处理器采用脉冲驱动方式加位置定位两种相结合的方式，俯仰驱动器、方位驱动器控制俯仰电机、方位电机、伺服电机按照指定角度旋转，然后由检测模块、俯仰编码器、方位编码器检测俯仰、方位电机实际旋转的角度反馈给微处理器模块，实现俯仰电机、方位电机角度检测的闭环控制，则此时太阳位于太阳敏感器视场内，然后启动太阳敏感器对太阳进行成像，获取太阳图像，图像数据经微处理器存储与信息处理单元处理，根据加权质心法获取太阳图像质心坐标，进而获取太阳光斑在图像中的位置信息，然后将其求取的质心坐标与利用太阳观测器标校后的反射镜组件中心坐标相比较，利用差值微调进一步驱动控制电机转动，最终使太阳图像质心与反射镜中心坐标重合，自动完成系统校正功能，为了解决点源检测参照目标系统多套设备联网自动化集中标校问题，在点源参照目标自动化标校控制装置中设计了远程网络端即以太网远程控制端，通过规划多台设备网络架构，实现多台设备组网，完成多设备联网自动化标校功能。
需要说明的是，在本发明中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
Claims (7)
1.一种点源参照目标自动化标校控制装置，其特征在于，包括太阳敏感器，所述太阳敏感器用于采集太阳运动轨迹的连续跟踪成像数据，所述太阳敏感器电性连接有微处理器，所述微处理器用于接收数据、处理数据和发出控制命令，所述微处理器电性连接有驱动器，所述驱动器上电性连接有电机，所述电机的输出端设有反射镜组件，所述电机上电性连接有编码器，所述编码器用于实时检测反射镜组件的高度角与方位角，所述编码器电性连接在微处理器上，所述微处理器上设有供电单元。
2.根据权利要求1所述的一种点源参照目标自动化标校控制装置，其特征在于：所述微处理器电性连接有GPS模块，所述GPS模块用于给微处理器提供准确的地理经纬度、海拔和当地时间。
3.根据权利要求1所述的一种点源参照目标自动化标校控制装置，其特征在于：所述微处理器电性连接有检测模块，所述检测模块用于配合编码器检测电机输出端实际旋转角度并将信息反馈给微处理器。
4.根据权利要求3所述的一种点源参照目标自动化标校控制装置，其特征在于：所述检测模块电性连接有伺服电机，所述伺服电机与所述微处理器电信连接，所述伺服电机的输出端设有防护罩。
5.根据权利要求1所述的一种点源参照目标自动化标校控制装置，其特征在于：所述驱动器包括俯仰驱动器和方位驱动器，所述编码器包括俯仰编码器和方位编码器，所述电机包括俯仰电机和方位电机，所述俯仰驱动器和所述方位驱动器分别与所述俯仰电机和所述方位电机电性连接，所述俯仰电机和所述方位电机分别与所述俯仰编码器和所述方位编码器电性连接。
6.根据权利要求1所述的一种点源参照目标自动化标校控制装置，其特征在于：所述微处理器电性连接有远程网络端。
7.根据权利要求1所述的一种点源参照目标自动化标校控制装置，其特征在于：所述供电单元采用AC220V电源。
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